الأصبغة النباتية

الأصبغة النباتية

Plants pigments

تعريف الأصبغة النباتية:
تعرف بأنها المواد التي تضفي لوناً معيناً على أي عضو أو نسيج نباتي.
تواجد الأصبغة النباتية:
تتواجد الأصبغة النباتية في مستوي الخلية النباتية في:
1- في الصانعات الخضراء
2- في الصانعات الملونة
3- في العصارة الفجوية
تقسيم دراسة الأصبغة النباتية:
سنهتم في هذا الموضوع بأربع صفوف من الأصبغة وهي:
1- صف المركبات البورفيرينية
2- صف الكاروتينوئيدات
3- صف الأصبغة الفيكوبيلينية
4- صف الأصبغة الفلافينوئيدية
وسنقوم بشرح الصفوف الأربعة وفق المخطط التالي:
- مكان توجد الصبغة النباتية
- انتشارها بين النباتات وفي أي الأجزاء النباتية تنتشر
- ألوان الأصبغة المختلفة
- دراسة البنية الكيميائية لكل صباغ
- طيوف الامتصاص
- الخصائص الكيميائية: انحلال- استخلاص
- دراسة فوائد الأصبغة وتأثيرها الفيزيولوجي على الجسم
وسندرس أيضاً: تشخيص الأصبغة النباتية تحت المجهر
التغييرات الفصلية والمناخية وتأثيرها على الأصبغة .

أولاً- المركبات البورفيرينية:

طبعاً سنتناول صباغ الكلوروفيل.


- تواجد صباغ الكلوروفيل:
يتواجد هذا الصباغ ضمن الصانعات الخضراء في النبات الراقية , وضمن حاملات الصبغة في أنواع الطحالب.


- الانتشار في النباتات الراقية :
1- في الأجزاء النباتية الخضراء ( ساق فتية – أوراق)
2- تتواجد في قشور الثمار غير الناضجة

3- في بعض الثمار الخضراء اللون , كما في ثمار نبات الخيارCucumis sativus

ونجده في الجراثيم والأشنيات, ولكن لا نراه في الفطور.

- لون الصبغة: أخضر.

- طيف الامتصاص:
تمتص أنواع أصبغة الكلوروفيل الضوء بشكل قوي من منطقة الأجزاء الحمراء والبنفسجية من الطيف المرئي.
يكون امتصاص الأشعة الخضراء ضعيف , وهكذا فعندما يسقط الضوء الأبيض على جزء نباتي يحتوي الكلوروفيل يبقى الانعكاس للون الأخضر ويبدو الجزء النباتي بهذا اللون.

- البنية الكيميائية لليخضور ( كيمياء اليخضور) :
من الناحية الكيميائية الكلوروفيل مركب بورفيريني.
تمتلك الحلقة البورفيرينية الشكل التالي:

- أنواع الكلوروفيل من الناحية الكيميائية:
الكلوروفيل a – الكلوروفيل b بشكل أساسي
بالإضافة : Chlorophyll c- chlorophyll d
في الجراثيم يسمى اليخضور الجرثومي Bacterial chlorophyll a,b
وتختلف عن بعضها باختلاف الزمر والمجموعات الوظيفية المرتبطة بالهيكل الكيميائي الأساسي لليخضور.

- الهيكل الكيميائي لليخضور:

تتألف جزيئة اليخضور من رأس يتمثل بحلقة, وذيل عبارة عن سلسة خطية فيتولية.

بنية الرأس الكلوروفيلي:
1- أربع حلقات بيرول, تتوضع بشكل دائري
2- ذرة مغنزيوم تتوضع في وسط الحلقات البيرولية الأربعة
3- يتوفر اتصال بين الحلقات البيرولية الأربعة بواسطة جسور من الكربون والهيدروجين
4- تتصل حلقات البيرول مع حلقة من مركب Cyclopentanone
) يحوي رابطة كيتونية )
5- يمثل الرأس قطب محب للماء في جزيئة اليخضور

بنية الذيل الكلوروفيللي:
1- سلسلة مؤلفة من 20 ذرة كربون
2- الاتصال بالرأس يتم برابطة استيرية
3- يمثل الذيل قطب كاره للماء
الصيغة العامة للذيل : C20H39OH

مالفرق بين الكلوروفيل a و الكلوروفيل b ؟؟
- في الكلوروفيل a : عند حلقة البيرول رقم B يوجد زمرة ميتيل
- في الكلوروفيل b : عند حلقة البيرول رقم B زمرة الدهيد
( لن نقوم بالتركيز على الفروقات بين أنواع اليخضور الأخرى )

- تواجد الأنواع الكلوروفيلية :
الكلوروفيل a,b نجده في النباتات الراقية
الكلوروفيل c نجده في الأشنيات البنية
الكلوروفيل d نجده في الأشنيات الحمراء
الكلوروفيل الجرثومي a,b نجده في الجراثيم.

- وظائف الكلوروفيل في النبات:
-- البنية الكيميائية له تساهم في امتصاص الضوء وتحويل الطاقة الضوئية إلى كيميائية تستخدم في تثبيت CO2 وإرجاعه
-- يعتبر مسؤولاً عن اصطناع السكاكر بما أنه مسؤول عن وظيفة التركيب الضوئي

- استخلاص الكلوروفيل:
يتم استخلاصه بواسطة الإيتانول أو الاسيتون (90%) أو يستخدم ثنائي إيتيل إيتر .

- التأثيرات الفيزيولوجية للكلوروفيل واستعمالاته:
1- يمتلك فعل مضاد للبكتريا
2- يساعد على التئام النسج والجروح
3- يساعد هذا المركب الكبد على تكوين خلايا الدم الحمراء
4- يحسن من دورة الدم التي تصل للأعضاء
5- يستخدم قي معالجة الإمساك
6- يستخدم في التخلص من بعض الآثار الجانبية المرافقة لتناول العلاجات الكيميائية
7- يسوق هذا المركب في العديد من الدول ويعرف باسم Chlorella

أشهر شكل صيدلاني يعطى به هذا الصباغ هو الكبسولات

  ثانياً- الكاروتينوئيدات:

- تواجد الأصبغة الكاروتينوئيدية:
1- تتواجد إما بجانب اليخضور ضمن الصانعة الخضراء
2- توجد ضمن الصانعات الملونة Chromoplasts
3- تترواح ألونها من الأصفر والأحمر والبرتقالي حتى البني
4- يمكن ملاحظتها في الكائنات النباتية الدنيا , أما في النباتات الراقية فتنتشر في مختلف أجزاء النبات فقد نجدها في الأزهار والثمار والجذور الدرنية أيضاً


- طيف الامتصاص:
تمتص الكاروتينوئيدات الضوء بشكل قوي في منطقة اللون الأزرق من الطيف المرئي.

ملاحظة: الكاروتينوئيدات تضم مركبات كاروتينية بالإضافة لأشباه الكاروتينات ( كالأصبغة الكزانتوفيلية )


- البنية الكيميائية للأصبغة الكاروتينوئيدية:
تعتبر هذه الأصبغة من المركبات التربينية الرباعية Tetraterpenes .
هذه المركبات عبارة عن سلسلة خطية مكونة من 40 ذرة كربون
تشتق هذه المركبات من جزيئتين من جيرانيل بيروفوسفات ليعطي مركب وسيط يدعى الليكوبين , ومنه تخلّق باقي الكاروتينات
- وهذا المخطط يوضح اصطناع كل من الجيرانيل بيروفوسفات وكذلك الليكوبين:

مركبات الكاروتينوئيدات كثيرة وفي هذا البحث سأضع بعضها ملحق بالصيغة:
1- من الكاروتينات الخطية:
- الليكوبينLycopene :

هو المكون لصباغ أحمر اللون , يتواجد في ثمار نبات البندورة Lycopersicum esculentum

كذلك يمكن ملاحظة هذا الصباغ في نبات البطيخ الأحمر Citrillus vulgaris وفي العنب الأحمر .

-مركبات كاروتينوئيدية تحوي على حلقات:
- ألفا كاروتين: µ- carotene:

- بيتا كاروتين: B-carotene

الموجود في نبات الجزر Dacus carota

- غاما كاروتين:g-carotene( حلقة واحدة في نهاية السلسة الخطية)

الأصبغة السابقة هي أصبغة برتقالية اللون.

3- مركبات كاروتينوئيدية تحوي على حلقات ومؤكسدة:
- الكابسنتين: Capsanthin

هو صباغ أحمر اللون نجده في ثمار نبات الفليفة الحمراء Capsicum.SP

- اللوتين: Lutein

صباغ كزانتوفيللي , اللون أصفر برتقالي
يعطي اللون المميز لتويجات أزهار نبات المخملية المنتصبة Tagetes erecta

 

- الفيكوسيانين Phycocyanin

- أصبغة زرقاء اللون
- يمتص الأِشعة الضوئية بين طول موجة 618و و625 نانومتر
- يتواجد في الجراثيم الزرقاء

3- الوفيكوسيانين: Allophycocyanin
- أيضاً أصبغة زرقاء
- تمتص الأشعة الضوئية بين طول موجة 618و 613 نانو متر

عندما يرتبط الصباغ الفيكوبيليني مع بروتين فإنه يدعى Phicobillibrotine

- مفهوم الجسيم الفيكوبيليني Phycobillisomes:
الجسيم الفيكوبيليني عبارة عن صيغة مؤلفة من عدة ارتباطات من Phicobillibrotine , ترتبط هذه الجسيمات على السطح الخارجي للتيلاكوئيدات في البكتريا المزرقة , وتتواجد في الصانعات الخضراء في الطحالب .

يحتوي هذه الجسيم طبعاً على الأصبغة الفيكوبيلينية وإن تواجدت مع بعضها فإن الترتيب يأخذ الشكل التالي:

- دور هذه الأصبغة في الطحالب:
تعمل كما الكاروتينوئيدات على نقل الطاقة الضوئية للكلوروفيل .

- استخلاص الأصبغة الفيكوبيلينية:
لا تستخلص هذه الأصبغة بالمحاليل العضوية , ولكنها منحلة بالماء بشكل كبير
ملاحظة : تتمتع هذه الأصبغة ثباتية عالية تجاه تغيرات قيمة الPH

- أهم استخدامات هذه الأصبغة:
لمركب الفيكوسيانين فعالية مقاومة للأورام .

رابعاً- الأصبغة الفلافينوئيدية Flavonoids :
سنتناول ضمن هذا النوع من الأًصبغة الأنواع التالية:
- الشالكونات
- الأورونات
- الفلافونات
- الفلافونولات
- الانتوسيانينات

لمحة عن الأصبغة الفلافينوئيدية:
1- تعتبر هذه الأصبغة مركبات فينولية
2- تتجمع هذه الأصبغة غالباً في بشرة الأوراق وكذلك بتلات الأزهار , كما يمكن مشاهدتها في الثمار وفي لحاء وجذور النبات, ولا توجد في النسج المتخشبة
3- تتفاوت ألوانها من الأصفر والأحمر وحتى البنفسجي والأزرق
4- تتواجد الفلافينوئيدات بشكل غليكوزيدي منحل بالعصارة الفجوية للخلية النباتية , ويمكن أن تتواجد بشكل أغليكون , لكن الأغليكونات هذه لا تنحل في الماء .

لمحة عن البنية الكيميائية للفلافينوئيدات:

- تمتلك في بنيتها 15 ذرة كربون وهذه هي الصيغة العامة لها ( البنية بالتفصيل ستعطيها الدكتورة منى بإذن الله )
- تصطنع الفلافينوئيدات حيوياً من خلال اتحاد حمض الشيكميك مع Acylopolymalonate

وظائف هذه الأصبغة في النبات:
- كمواد صباغية هي تجذب الحشرات بألونها من أجل عملية التلقيح ولكن تعد أيضاً منظمة للنمو النباتي ومضادة للفطور والجراثيم .

استخلاص الأصبغة الفلافينوئيدية :
- في حال وجودها بشكل غليكوزيدي فهي تستخلص بالكحول المغلي ( ايتانول وميتانول , بشكل ممزوج مع الماء ) والتخلص من الكلوروفيل يتم بواسطة الايتر الايتيلي .
- للفصل والتنقية نستعمل تقنية الكروموتوغرافيا HLPC كما يمكن الفصل باستخدام كروموتوغرافيا الطبقة الرقيقة

- سندرس في هذا الموضوع أربعة من صفوف هذه الأصبغة :
1— الشالكونات chalcones:

- هذه الأصبغة صفراء اللون تتواجد في الأزهار ( خاصة في الفصيلة المركبة Asteraceae)
- تنفتح فيها حلقة البيران المركزية ( لا يوجد حلقة الغاما بيرون )
- تحتوي على سلسلة كروبونية ثلاثية وذات وظيفة كيتونية
- من مركباتها Butein

 

- الأورونات Aurones:

- هي أيضاً أصبغة صفراء اللون تتواجد هي والشالكونات بشكل غليكوزيدي وتنتشر في الفصيلة المركبة
- لا تحوي هذه المركبات على حلقة الغاما بيرون
- تحوي حلقة ثنائية الكربون ذات وظيفة كيتونية
من هذه المركبات :
Sulfuretin:
يتواجد هذا المركب بشكل غليكوزيدي في بتلات نبات Cosmos sulphureus من الفصيلة المركبة

Aureusidin:
يتواجد بشكل مركب غليكوزيدي يدعى Maritimein حيث الارتباط السكري يكون على الموقع 6 في الأروسيدين
يتواجد هذا المركب في نبات
Antirrhinum majus

3- الفلافونات:Flavones
تتواجد بشكل غليكوزيدي أوكسيجيني الارتباط تفقد فيها زمرة الهيدروكسيل في الموقع رقم 3
من أكثر مركباتها شيوعاً Luteolin – Apigenin

وهناك صبغة الانتي كلور التي تلون بتلات أزهار نبات الفول باللون البني.

4- الفلافونولات:
هي أصبغة مرافقة للأنتوسيانينات توجد في بتلات وأوراق النباتات
من أكثر مركباتها شيوعاً الكويرستين , والكمفيرول , ولكل من المركبين عدة غليكوزيدات ستضعها لكم الدكتورة منى بإذن الله

5- الأنتوسيانينات Anthocyanins :

تعرف الأنتوسيانينات بأنها الغليكوزيدات للأغليكونات المساة بالأنتوسيانيدات

والصيغة العامة للأنتوسيانيدين هي:

والارتباط السكري على الغالب يكون في الموقع 3 ونادراً في الموقع 5 ولهذه الأغليكونات أن تكون أحادية أو ثنائية السكر
- طبعاً الأنتوسيانينات تكون منحلة في الماء .

- ألوان الأصبغة الأنتوسيانينية:
تترواح ألوانها من الأزرق, البنفسجي , الأحمر , القرنفلي.

 

أهم ما يميز هذه الأصبغة هو أنها تغير لونها متأثرة ب PH الوسط
فهي في الوسط الحمضي تعطي اللون الأحمر وفي المعتدل تعطي اللون القرمزي وفي الوسط الأساسي تعطي اللون الأزرق
لذلك فإن تغير حموضة التربة يؤثر على ألوان هذه الأصبغة .

انتشار هذه الأصبغة في النبات:
تتواجد هذه الأصبغة في الأوراق وبتلات الأزهار ويمكن أن توجد في الثمار .

- أمثلة عن بعض المركبات الأنتوسيانيدية:
1- السيانيدين Cyanidin:

يتواجد هذا الصباغ في نبات التوت الأحمر وكذلك في الوررد Rosa.SP
ويعطي اللون البنفسجي لأوراق نبات المكحلة Zebrina pendulla

كذلك في نبات الملفوف الأحمر

من أشهر غليكوزيدات السيانيدين:
- Antirrhinin (cyanidin-3-rutinoside)
- Chrysontemin (cyanidin-3-O-glucoside)

2- الدلفينيدين Delphinidin:

يتواجد هذا الصباغ في نبات Delphinium

كذلك في بعض نباتات جنس Viola
ومن أشهر غليكوزيداته:
- Myrtillin (Delphinidin-3-O-glucoside)
- tulipanin (delphinidin-3-O-rutinoside)

3- بيلارغونيدين Pelargonidin

يلاحظ وجوده في نباتات جنس Geranium .SP
وفي الخبازة المزهرة Pelargonium zonale

4- روزينيدين Rosinidin

يلاحظ في نباتCatharanthus roseus

 

وهذا الجدول يوضح بعض الأنتوسيانيدات وانتشارها في الفواكه التي تشكل غذاء لمختلف سكان العالم:

التأثير الفيزيولوجي للأصبغة الفلافينوئيدية :

تجمع بين جميع الفلافينوئيدات التأثيرات التالية :
1- مضادة للأكسدة 2- مضادة للالتهاب 3- مضادة للتخثر4- مضادة للأورام 5- مضادة للجراثيم والفطريات 6- مضادة للتشنجات 7- مدرة للبول .

لمحة عن الفعالية الفيزيولوجية للإنتوسيانينات:
- كما ذكرنا إن جميع صفوف الفلافينوئيدات تتمتع بخواص مضادة للأكسدة , وقد أشارت بعض الدراسات أن للأنتوسيانينات قدرة مضادة للأكسدة تفوق قدرة 150 مركب فلافينوئيدي من أنواع أخرى .
وفيما يلي نتائج مبسطة لبعض الدراسات الحديثة على الأنتوسيانينات فيما يتعلق بالخواص المضادة للأكسدة:

مركب Cyanidin: دلت بعض التجارب والدراسات أن هذا المركب يعمل على حماية لبيدات الأغشية الخلوية من الأكسدة .
تعادل فعاليته أربع أضعاف فعالية فيتامين E

مركب Pelargonidin : يعمل على حماية الحامض الأميني التيروزين من الفعالية المؤكسدة لبعض المركبات .

ماهو مركب Nasunin؟؟
هو أحد مشتقات مركب الدلفينيدين والذي يتواجد في نبات الباذنجان Solanum melongena

فعالية الأنتوسيانينات ضد الأمراض:
- في معالجة الالتهابات:
ماهي الآليات التي تعمل بها الأنتوسيانينات في مواقع الالتهاب
1- تعمل على تعديل الأنزيمات التي تخرب النسيج الرابط أو الضام المحيط
2- فعاليتها المضادة للأكسدة تمنع أي تفاعل أكسدة يؤذي النسج المحيطة
3- تعمل الأنتوسيانينات على إصلاح البروتينات المتضررة في جدران الأوعية الدموية
وضمن هذا الدور وجد أن الأنتوسيانين يساعد بشكل واضح في تفاعلات تثبيط الحساسية .

-في سوية الجهاز العصبي:
تمنع تعرض لبيدات الأغشية الخلوية للعصبون من الأكسدة والمركب الفعال في هذه الحالة هو الناسونين nasunin.

- التأثير على البصر:
دراسة وحيدة فرنسية أعطت نتائج بتأثير الأنتوسيانين على العين , ورفع مدى حساسيتها للأضواء ليلاً , ولكن تم رفض هذه الدراسة كون أن العديد من الدراسات الأخرى أثبتت عدم صحة هذا الكلام , وتم التصريح بأن تناول الأنتوسيانين لهذا الغرض ليس سوى Placebo

هناك العديد من الدراسات التي تجرى على الأنتوسيانينات وتأتي بنتائج إيجابية

 

 

  تشخيص الأصبغة النباتية تحت المجهر:

هناك طريقتان للكشف عن نوع الصباغ النباتي في عضو نباتي ما :
الأولى : الطريقة الكيميائية :
الكشف عن الأرونات والشالكونات بتعريض بتلات الأزهار لبخار الأمونيا وتحول اللون لبرتقالي .
الثانية : وهي التمييز بين الأصبغة تحت المجهر .

كيف نفرق بين الأصبغة الكاروتينوئيدية والأنتوسيانين تحت المجهر وضمن النسيج النباتي ؟؟

- الكاروتينوئيدات: تتجمع في بنى خاصة هي الصانعات الملونة , ولذلك نرى بنى لونية حبيبية ضمن الخلية النباتية .

- الأنتوسيانينات : بما أنها تنحل في العصارة الفجوية فلذلك نحن نراها تملأ مكاناً واسعاً من الخلية , ومن المهم أن نعرف أننا لا نراها ضمن بنى حبيبية صغيرة .

تأثير التغيرات المناخية على تواجد الأصبغة النباتية:

إن أي تغير في الظروف المناخية المحيطة سيؤدي إلى تغير في توافر الأصبغة النباتية المتواجدة في نسيج نباتي ما .
وهذه الظاهرة تمكننا من التعرف على أوقات تشكل وتخرب الأصبغة في النبات في حال مراد الحصول عليها .
أهم تغير يطرأ على أصبغة الأوراق وفي فصل الخريف:

عندما تظهر الأوراق باللون الأخضر فهذا يعني وجود الكلوروفيل الذي يحجب ظهور الأصبغة الكاروتينية .

في أواخر الصيف يتوقف تركيب الكلوروفيل , ولكن يستمر تخربه مع حلول فصل الخريف مما يؤدي لتغير لون الأوراق وظهور الأصبغة التي كانت مقنعة بالكلوروفيل .

الألوان الزاهية التي تظهر في الخريف للأوراق : تعود لوجود الإنتوسيانينات
تتكون هذه الأصبغة عندما يكون الجو صحواً والشمس ساطعة ونسبة الرطوبة منخفضة مع ملاحظة انخفاض الحرارة أثناء الليل دون بلوغ التجمد

أهم مايميز هذه الأصبغة أنها قادرة على تقنيع الكاروتينات وحتى اليخضور يمكن ألا نراه بسبب وجود الأنتوسيانين ( كما في أوراق المكحلة ) .

إلى هنا أنتهي من البحث , أرجو أن أكون قد وفقت في إفادتكم . 

 

 

شاركها مع أصدقائك!

تابعني→

Tweet

أبدي اعجابك →

شارك! →